Epóxido de limoneno : una fuente renovable para la obtención de carbonatos cíclicos

Abstract

RESUMEN : Ante la creciente necesidad de realizar procesos más amigables con el medio ambiente, desde la industria y la academia se vienen desarrollando alternativas que permitan la obtención de productos de valor agregado como los carbonatos cíclicos a partir de fuentes renovables como las cáscaras de naranja y el CO2, dejando de lado la dependencia a los combustibles fósiles que han contribuido significativamente al calentamiento global. Este proyecto se compone de dos fases: la primera fase corresponde a la obtención del epóxido de limoneno y la segunda al proceso de carbonatación de dicho epóxido. El epóxido de limoneno se sintetizó a partir de aceite de naranja; con PW-Amberlita como catalizador se obtuvo una mezcla de monoepóxido y diepóxido de limoneno. Con MgO como catalizador, acetona, acetonitrilo, agua y peróxido de hidrógeno 30% v/v se obtuvo diepóxido de limoneno con conversiones y selectividades >98%. Se evaluaron cuatro catalizadores heterogéneos (PVP/SiO2, PVP/SBA-15, PVP/MCM-41 y NH3Cl-Zn/SBA-15) en el proceso de carbonatación (100°C, 1 atm CO2, 18 h y empleando tolueno como solvente y bromuro de tetra-n-butilamonio (TBAB) como cocatalizador), los materiales se caracterizaron por FTIR y SEM. Las conversiones fueron 15%, 0%, 1% y 8% respectivamente con los catalizadores PVP/SiO2, PVP/SBA-15, PVP/MCM-41 y NH3Cl-Zn/SBA-15. Cuando la reacción se realizó solo con cocatalizador la conversión fue de 14% y en ausencia de cocatalizador y con el catalizador NH3Cl-Zn/SBA-15 la conversión fue de 26%. No fue posible evidenciar por FTIR la formación del carbonato porque la banda del solvente solapa las del carbonato; tampoco se evidenció una disminución en el pico correspondiente al diepóxido de limoneno. Sin embargo, se evidenciaron por FTIR bandas nuevas después de reacción con algunos de los catalizadores.

ABSTRACT : Given the growing need for more environmentally friendly processes, the industry and the academia have developed alternatives to obtain value-added products such as cyclic carbonates from renewable sources such as orange peels and CO2, leaving aside the dependence on fossil fuels that have contributed significantly to global warming. This project consists of two phases: the first phase corresponds to obtaining the limonene epoxide and the second to the carbonation process of this epoxide. Limonene epoxide was synthesized from orange oil; with PW-Amberlite as a catalyst, a mixture of limonene mono-epoxide and limonene diepoxide was obtained. With MgO as a catalyst, acetone, acetonitrile, water, and hydrogen peroxide 30% v/v limonene diepoxide was obtained with conversion and selectivity >98%. Four heterogeneous catalysts (PVP/SiO2, PVP/SBA-15, PVP/MCM-41 and NH3Cl-Zn/SBA-15) were evaluated in the carbonation process (100°C, 1 atm CO2, 18 h and using toluene as a solvent and tetra-n-butylammonium bromide (TBAB) as cocatalyst), the materials were characterized by FTIR and SEM. The conversions were 15%, 0%, 1% and 8% respectively with PVP/SiO2, PVP/SBA-15, PVP/MCM-41 and NH3Cl-Zn/SBA-15 catalysts. When the reaction was performed only with co-catalyst the conversion was 14% and in the absence of co-catalyst and with the NH3Cl-Zn/SBA-15 catalyst the conversion was 26%. It was not possible to confirm by FTIR the formation of the carbonate because the solvent band overlaps those of the carbonate; neither was a decrease in the peak corresponding to the limonene diepoxide evidenced. However, new bands were evidenced by FTIR after reaction with some of the catalysts.